열 응력 맞춤 구조를 기반으로 한 실리콘 공진 압력 센서

초록 이 논문은 작동 온도 범위를 확장하기 위해 열 응력 맞춤 구조를 기반으로 한 실리콘 공진 압력 센서를 소개하였다. 이번에 설계된 센서는 압력을 감지하기 위한 압력 민감 다이어프램을 가진 SOI 웨이퍼와 두 개의 통합된 공진기, 진공 포장을 위한 실리콘 웨이퍼, 추가적인 응력 분리를 위한 유리 웨이퍼로 구성되어 있다. 다층 구조는 기존 공진 압력 센서의 넓은 온도 구역 내 온도 변곡점 문제를 해결하기 위해 열 응력 맞춤 부분을 형성하기 위해 함께 결합되었다. 유한 요소 해석을 통해 센서의 압력 및 온도 민감 특성을 최적화하였다. 센서 칩을 제작하기 위한 외화 및 양극 결합을 기반으로 한 마이크로 가공을 수행하였다. 특성화 결과, 개발된 압력 센서는 -55∼125°C의 넓은 온도 범위에서 안정적으로 작동할 수 있으며, ±0.01% FS를 초과하는 우수한 적합 정확도를 가지고 있어, 이전에 보고된 동일 제품들보다 더 나은 성능을 보였다.